麻醉蒸發罐機械式噴霧控制器的設計*

戴 捷 蘇 磊 王 博 馮璐瓊

1 機械式噴霧控制器設計的背景

麻醉蒸發罐是一種能夠有效蒸發麻醉藥液并能精確地將麻醉藥按一定濃度輸入麻醉呼吸回路的裝置。麻醉藥輸出濃度的穩定程度決定了麻醉機整體性能的好壞，關系到吸入麻醉藥的成敗且直接涉及患者的安危。目前，國內所有的蒸發罐均為進口，在藥物與空氣的混合方面，多采用藥物蒸發并通過空氣運載、稀釋后進入患者體內，蒸發罐麻醉藥輸出最大濃度水平量為6%，精度為0.2%。

隨著現代人體體重偏高趨勢，現有的蒸發罐無法適應快速、大劑量麻醉藥物供給，主要原因在于所采用的純蒸發方式存在以下局限性：①若藥物揮發量較大，藥物受環境溫度、壓力及載氣流動特征等因素的影響較大，難以控制輸出藥物濃度的穩定性；②若增大藥物的蒸發面積，需增大蒸發裝置的體積，其成本高且裝置笨重，不便攜帶置換；③若混合時間過長，無法實現快速大劑量麻醉藥物供給，因此在實際控制過程中難以保持麻醉藥物濃度達到高精度平穩輸送，致使藥物濃度不穩定而造成給藥濃度不精確。為了增大藥物供給量同時又不增加蒸發裝置體積，本設計采用了噴霧方式實現較大劑量藥物的供給，同時采用相應機械式噴霧控制器，巧妙實現噴霧量的精確控制。

2 機械式噴霧控制器的技術方案

2.1 機械式噴霧控制器總體結構框架設計

機械式噴霧控制器系統結構如圖1所示，包括噴頭1和噴頭控制器2；噴頭控制器與噴頭活動相連可同軸轉動；噴頭控制器的外側面設有總進藥口22，在噴頭控制器的內部設有通道20與上述總進藥口連通，該通道與噴頭控制器的內側面之間設有內環通道23、中環通道24和外環通道25；在噴頭內部設有內環形通道、中環形通道和外環形通道，在內環形通道、中環形通道和外環形通道與噴頭的內側面之間分別設有多個內環供給管道、多個中環供給管道和多個外環供給管道；內環供給管道、中環供給管道和外環供給管道分別與噴頭控制器上的內環通道、中環通道和外環通道的位置相對應；在內環形通道、中環形通道和外環形通道與噴頭的外側面之間分別設有多個內環噴孔、多個中環噴孔和多個外環噴孔。

圖1 機械式噴霧控制器

2.2 噴頭結構設計

噴頭上的內環噴孔、中環噴孔和外環噴孔的孔徑相同但數量不同，中環噴孔的數量是內環噴孔數量的2倍，外環噴孔的數量是中環噴孔數量的2倍。噴頭的內側面的外沿等距離設有8個定位凹槽，對應于8個定位凹槽的周邊設有限位臺階，在噴頭的圓周面上對應于8個定位凹槽順序設有0、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%給藥濃度標識。

2.3 噴頭控制器結構設計

噴頭控制器的內側面邊緣設有鋼珠彈簧定位機構和限位凸臺，在噴頭控制器的圓周面上對應于限位凸臺設有濃度指示標記；鋼珠彈簧定位機構與噴頭上的定位凹槽相適配，限位凸臺與噴頭上的限位臺階相適配。

3 機械式噴霧控制器的裝配及工作原理

機械式噴霧控制器如圖1所示，噴頭控制器2與噴頭1活動相連可同軸轉動。

如圖2、圖3、圖4所示，噴頭1的結構為圓餅形結構件，其外側面11為凸弧形的噴射面，內側面12為平面形的連接面，在連接面12中間設有安裝軸13；在噴頭內部設有內環形通道14、中環形通道15和外環形通道16；在內環形通道14、中環形通道15和外環形通道16與噴頭的內側面12之間分別設有4個內環供給管道17、4個中環供給管道18和4個外環供給管道19；在內環形通道14、中環形通道15和外環形通道16與噴頭的外側面11之間分別設有10個內環噴孔111、20個中環噴孔112和40個外環噴孔113，10個內環噴孔111、20個中環噴孔112和40個外環噴孔113的孔徑相同。在內側面12的外沿還等距離設有8個定位凹槽114，對應于8個定位凹槽的周邊設有限位臺階115，在噴頭的圓周面上對應于8個定位凹槽順序設有0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%8個給藥濃度標識。

圖2 噴頭1側剖圖

圖3 噴頭1俯視圖

圖4 噴頭1橫剖圖

噴頭控制器2的結構如圖5a、圖5b所示，為圓餅形結構件，中間設有安裝孔21，噴頭的安裝軸13安裝在該安裝孔內，噴頭控制器的內側面與噴頭的連接面相連，噴頭控制器的外側面設有總進藥口22，在噴頭控制器的內部設有通道20與上述總進藥口22連通，該通道與噴頭控制器的內側面之間設有內環通道23、中環通道24和外環通道25，內環通道23、中環通道24和外環通道25的位置分別與噴頭上的內環供給管道、中環供給管道和外環供給管道相對應；在噴頭控制器的內側面邊緣設有鋼珠彈簧定位機構26和限位凸臺27，在噴頭控制器的圓周面上對應于限位凸臺設有濃度指示標記28；鋼珠彈簧定位機構26與噴頭上的定位凹槽相適配，限位凸臺27與噴頭上的限位臺階相適配。

圖5 噴頭控制器2

根據以上的設計方案麻醉藥從噴頭控制器2的總進藥口22進入，從噴頭1的內環噴孔111和/或中環噴孔112和/或外環噴孔113噴出，再與空氣混合，形成一定濃度麻醉藥氣體輸出，可實現麻醉藥濃度的控制。

4 結語

本設計方案可使機械式噴霧控制器實現對麻醉藥濃度0～7%的八級精確控制，適合與目前醫院在用的各種麻醉機集成或各種麻醉藥液噴霧使用，達到精確控制麻醉藥物百分比濃度的效果。

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